DE912721C - Einrichtung zum ruckartigen Hinundherbewegen von Massen - Google Patents

Einrichtung zum ruckartigen Hinundherbewegen von Massen

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DE912721C
DE912721C DES20589A DES0020589A DE912721C DE 912721 C DE912721 C DE 912721C DE S20589 A DES20589 A DE S20589A DE S0020589 A DES0020589 A DE S0020589A DE 912721 C DE912721 C DE 912721C
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magnetic
magnets
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Paul Duffing
Dipl-Ing Wilhelm Kafka
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Siemens AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638Armatures not entering the winding
    • H01F7/1646Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets

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Description

  • Einrichtung zum ruckartigen Hinundherhewegen von Massen In der Antriebstechnik werden vielfach ruckartige Hinundherbewegungen von Massen verlangt, beispielsweise zum Antrieb von Ventilen, von Schaltgeräten, bei Werkzeug-, Verpackungs-, Textil-, Druckmaschinen u. dgl. Hierfür stehen im wesentlichen drei Wege zur Verfügung, nämlich der mechanische, der pneumatische und der magnetische Antrieb. Obwohl der magnetische Antrieb wegen der Einfachheit seiner Steuerung große Vorteile bringen würde, konnte er sich bis jetzt nur schlecht durchsetzen. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die bisher verwendeten Hubmagneten beim Einschalten zunächst nur eine verhältnismäßig geringe Beschleunigung der zu bewegenden Masse erreichen, die dann erst mit der Verringerung des Abstandes des Magneten von dem von ihm angezogenen Teil anwächst, so daß die Geschwindigkeit schließlich zur Vermeidung von Beschädigungen noch besonders abgebremst werden muß. Die ganze dem Magneten zugeführte elektrische Arbeit geht dabei verloren. Soll die Verstellung größerer Massen in sehr kurzer Zeit vorgenommen werden, so sind sehr hohe Beschleunigungen, also große Magneten und Betätigungsleistungen notwendig, wobei zur schnellen Erregung der Magnetspule eine noch höhere Blindleistung aufgebracht werden muß. Aus diesen Gründen hat der Hubmagnet in der Antriebstechnik seine anfangs vielversprechende Rolle allmählich wieder verloren.
  • Durch die Erfindung werden die Nachteile der bisherigen Einrichtungen zum ruckartigen Hinundherbewegen von Massen mit Hilfe von Magneten beseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß einem mit der zu bewegenden Masse verbundenen Antriebsglied in jeder Endlage ein steuerbarer Magnet zugeordnet ist und daß das Antriebsglied gleichzeitig unter der Wirkung entgegengesetzt gerichteter federnder Mittel steht, welche es bei Schwächung seines Halteflusses in Richtung zum anderen Magneten beschleunigen und bei Annäherung an diesen unter Kraftspeicherung wieder abbremsen. Auf diese Weise wird dem jeweils arbeitenden Magneten die Aufgabe der Beschleunigung der Masse entzogen; er hat nur die durch die Reibung während der Bewegung verlorengehende Arbeit zu leisten und die Haltekraft aufzubringen. Diese Aufgabe ist für den Magneten aber viel leichter zu erfüllen, als wenn er die volle Hubleistung ausführen müßte. Er kann demgemäß erheblich leichter und billiger als ein üblicher Hubmagnet gebaut werden. Die federnden Mittel bewirken außerdem noch in günstiger Weise unter gleichzeitiger Aufspeicherung der Schwingungsenergie eine Abbremsung der Beschleunigung des Ankers bzw. des Antriebsgliedes für die Masse während der Annäherung an die Endlage. Ein weiterer Vorteil der neuen, im folgenden mit Schwingankermagnet bezeichneten Einrichtung besteht darin, daß permanente Magneten verwendet werden können und daß demgemäß im Gegensatz zu den üblichen Hubmagneten keine Dauererregungen mehr erforderlich sind, weil zum Einleiten der Bewegung, d. h. zum Schwächen des gerade haltenden Magneten und gegebenenfalls zum vorübergehenden Verstärken des anderen Magneten, elektrische Impulse verhältnismäßig kleiner Leistung und kurzer Dauer genügen.
  • Für die Ausbildung des neuen Schwingankermagneten stehen verschiedene Wege zur Verfügung. In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigt Fig. I einen elektrisch erregten und gesteuerten Schwingankermagneten zum Antrieb eines Ventils, Fig.2 eine andere Ausführungsform eines Schwingankermagneten mit durch einen. permanenten Magneten erregten und durch elektrische Impulse gesteuerten Polen, Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 mit Schwächung des Flußes durch sogenannte Flußsperren, Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines Schwingankermagneten zum Antrieb größerer Massen, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform mit einem permanenten Magneten als Schwinganker und Fig. 6 und 7 zwei Einrichtungen zum Steuern der Schwingankermagneten.
  • In Fig. I ist I eines der Ventile eines Kompressors od. dgl., das im wesentlichen aus dem Ventilgehäuse 2, dem Ventilteller 3 und dem Ventilsitz 4 besteht. 5 ist das Antriebsglied für den Ventilteller 3, das einen Bund oder Anschlag 6 und den Magnetanker 7 trägt. 8 und 9 sind zwei gegeneinandergerichtete, dem Anker 7 zugeordnete Magnetkerne mit den Erregerwicklungen I0, II bzw. I2, I3. Das Antriebsglied 5 für den Ventilteller 3 in Form einer Stange ist durch eine Öffnung I4 im Kern 9 hindurchgeführt. Im Ausführungsbeispiel sind zweipolige Magneten dargestellt; es können aber auch mehrpolige Magneten Anwendung finden, desgleichen Topfmagneten u. dgl. Auf beiden Seiten des Bundes 6 ist je eine Schraubenfeder I5 bzw. I6 angeordnet, die sich am Halterahmen I7 bzw. am Ventilgehäuse 2 abstützen und gleiche öder mindestens annähernd gleiche Federcharakteristik aufweisen.
  • Es sei nun angenommen, daß der Anker 7 durch Erregung der Wicklungen I0 und II vom Magneten 8 im angezogenen Zustand gehalten werde. Die Feder I5 ist dabei gespannt, die Feder I6 entlastet. Die nicht dargestellte Steuervorrichtung für die Erregerspulen I0 bis I3 ist so getroffen, daß bei der Unterbrechung des Erregerstromes durch die Wicklungen I0 und II die Wicklungen I2 und I3 eingeschaltet werden und d.aß umgekehrt bei der Unterbrechung des Erregerstromes für die Wicklungen I2, I3 wieder die Wicklungen I0 und II eingeschaltet werden. Wird somit der Erregerstrom für die Wicklungen I0, II unterbrochen und der Magnet 9 erregt, so werden durch die Wirkung der Feder I5 das Antriebsglied 5 und damit der Ventilteller 3 sowie der Anker 7 aus der linken Endlage heraus mit großer Beschleunigung nach rechts getrieben. Mit zunehmender Annäherung des Ankers 7 an die Pole des Magneten 9 tritt dessen Anziehungskraft in Wirkung; die Feder 16 wird weiter zusammengedrückt, bis der Ventilteller auf seinen Sitz 4 gepreßt und durch den vom Magneten 9 gehaltenen Anker 7 in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Gegen Ende der Schließungsbewegung des Ventils 3 tritt,die zunehmende Spannurig der Feder I6 in günstiger Weise durch Abbremsen der Ventilbewegung in Wirkung, so daß ein Schlagendes Ventils und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Gleichzeitig wird in dieser Feder I6 Kraft zur Massenbeschleunigung in entgegengesetzter Richtung gespeichert. Beim Öffnen des Ventils wiederholt sich der Vorgang in entgegengesetzter Richtung, wobei die Beschleunigung durch die Feder I6, die Abbremsung durch die Feder I5 und das restliche Anziehen und Halten des Ankers 7 bzw. des Ventils 3 durch den Magneten 8 erfolgt.
  • Die zu bewegende Masse 3, 5, 7 stellt also in Verbindung mit den Federn I5 und I6 ein Schwingungssystem dar. Der arbeitende Magnet 8 bzw. 9 hat demnach jeweils nur die Leistung aufzubringen, die in dem Schwingungssystem durch Reibung verlorengeht, und seine Haltekraft braucht nur um einen gewissen Betrag größer zu sein als die Spannung der Federn I5, I6 im zusammengepreßten Zustand. Die hierfür erforderliche elektrische Leistung ist im Verhältnis zu einfachen Hubmagneten, bei denen keime Kraftspeicherung durch mechanische Mittel vorhanden ist, nur gering. Außerdem ist die Anfangsbeschleunigung der zu bewegenden Massen sehr groß und somit die Gewähr für ein sehr exaktes, rasches Arbeitern gegeben.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel mach Fig. 2, in dem gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile wie in Fig. i verweisen, ist ein permanenter Magnet 18 verwendet, der sich zwischen den beiden Schlußstücken i9, 2o befindet. Diese münden in die Polpaare 2I, 22 aus, die sich in ähnlicher Weise gegenüberstehen wie die Pole der Magneten 8 und 9 in Fig. I und zwischen denen der Anker 7 angeordnet ist. In der dargestellten Lage des Ankers 7 wird dieser vom Polpaar 2I gehalten; der magnetische Kreis des permanenten Magneten I8 ist über das Schlußstück I9, den linken Pol des Polpaares 2I, den Anker 7, den rechten Pol des Polpaares 2I und das Schlußstück 20 geschlossen. Die Feder I5 ist bei dieser Ankerlage zusammengepreßt, die Feder I6 ist entlastet. Die Pole 2I tragen je eine Erregerwicklung 23, 24 und die Pole 22 je eine Erregerwicklung 25, 26. Diese Erregerwicklungen 23 bis 26 sind so hintereinandergeschaltet, daß beim Anlegen einer Gleichspannung je nach deren Polarität der magnetische Fluß durch das eine Polpaar, z. B. 2I, geschwächt und gleichzeitig der magnetische Fluß durch das andere Polpaar, z. B. 22, verstärkt wird. Der Anker 7 bewegt sich somit beim Einschalten der Erregung in der bereits an Hand der Fig. I beschriebenen Weise in die andere Endlage und wird hier durch das Polpaar 22 gehalten. In beiden Endlagen des Ankers 7 reicht der permanente Magnet I8 aus, um den Anker gegen die Wirkung der gespannten Feder I5 oder I6 zu halten. Es ist deshalb nur ein verhältnismäßig kurzer Stromstoß durch die vier Wicklungen 23 bis 26 erforderlich, um den Anker 7 umzusteuern. Dieser Stromstoß braucht jeweils nur so lange zu dauern, bis der Anker 7 in die Nähe des anderen Polpaares gekommen ist. Es addiert sich dann die Wirkung des durch seine Wicklung erzeugten Flußes zu der Kraft des permanenten MaGneten I8. Dadurch bildet sich ein Magnetfeld aus, das den Anker sicher in die Endlage bringt, zumal die Anziehungskraft mit zunehmender Annäherung des Ankers 7 quadratisch wächst.
  • Um die Flußschwankungen des permanenten Magneten I8 während der Umsteuerung des Ankers zu begrenzen, ist zwischen den beiden Schlußstücken I9 und 20 ein magnetischer Nebenschluß mit einem Luftspalt 27 vorhanden, der so groß gewählt ist; daß der magnetische Fluß seinen Weg über diesen Luftspalt 27 nimmt, solange sich der Anker 7 im mittleren Bereich zwischen den beiden Polpaaren 2I und 22 bewegt. Durch Veränderung dieses Luftspaltes 27 und durch entsprechende Einstellung der Höhe und der Dauer der Umsteuerimpulse läßt sich auf einfache Weise erreichen, daß der Anker 7 bei der Ankunft in der Endlage fast völlig abgebremst ist. Der Schwingankermagnet arbeitet dann weich.
  • Mit dem Antriebsglied 5 ist die zu bewegende Masse, beispielsweise ein Ventil (Fig. I), ein Schalthebel oder Schaltkontakt, oder ein sonstiges zu bewegendes Glied verbunden.
  • Statt die Umsteuerung auf elektromagnetischem Wege durch Erzeugung eines Gegenfeldes im einen Polpaar und eines Zusatzfeldes im anderen Polpaar zu bewirken, kann es auch ausreichen, wenn nur eine Schwächung des Flußes durch das den Anker gerade haltende Polpaar vorgenommen wird, sofern die Stärke des permanenten Magneten I8 und die Spannung der Federn I5, I6 entsprechend gewählt sind. In diesem Fall müssen die Wicklungspaare 22, 23 und 25, 26 jeweils für sich gesteuert werden.
  • Statt der Erzeugung eines Gegenflusses zur Schwächung der Anziehungskraft kann auch eine Sperrung des Flußes durch Sättigung der Pole Anwendung finden. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 3 dargestellt.
  • In der Fig.3 sind die den Ausführungsformen nach Fig. I und 2 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen. Die Polschuhe der Polpaare 2I und 22 enthalten je eine Bohrung oder öffnung 28, 29 und 30, 3I zur Aufnahme je einer Sättigungswicklung 32, 33 und 34, 35, von denen die Wicklungen 32 und 33 einerseits und die Wicklungen 34 und 35 andererseits unter sich in Reihe oder parallel geschaltet sind. Der Anker 7 befindet sich wieder in der oberen Endlage. Wird das Wicklungspaar 32, 33 kurzzeitig erregt, so bildet sich um die Bohrungen oder Öffnungen 28 und 29 in den Polschuhen 2I ein Feld aus, das diese sättigt und somit dem vom permanenten Magneten I8 herrührenden magnetischen Fluß den Durchtritt durch das Polpaar 2I ganz oder wenigstens so weit versperrt, däß der Anker I7 durch die Feder I5 abgezogen und in Richtung des Polpaares 22 beschleunigt werden kann. Während des Umsteuervorganges schließt sich der magnetische Kreis vorübergehend über den magnetischen Nebenschluß, d. h. über den Luftspalt 27. Anschließend wird die Anziehungskraft des Polpaares 22 wirksam, so daß der Fluß des permanenten Magneten I8 nunmehr den Weg über dieses Polpaar 22 und den Anker 7 nimmt, diesen in, die Endlage zieht und dort so lange festhält, bis das Wicklungspaar 34, 35 vorübergehend erregt wird und sich das Spiel in umgekehrter Richtung wiederholt. Die Dauer des bei dieser Ausführungsform des Schwingankermagneten erforderlichen Umsteuerimpulses kann noch kürzer sein als bei. der Ausführungsform nach Fig.2; denn die Flußsperrung oder -schwächung ist nur so lange nötig bis sich der Anker aus dem Wirkungsbereich des Polpaares entfernt hat. Die übrige Umsteuerarbeit übernehmen die Kraftspeicherfeder und der permanente Magnet.
  • Der in Fig. 4 dargestellte Schwingankermegnet, welcher besonders zum ruckartigen Hinundherbewegen größerer Massen, z. B. Ventilen, Schaltern usw., benutzt werden kann, ist mit zwei permanenten Magneten 36, 37 ausgerüstet. Diesen schließt sich auf beiden Seiten. je ein Schlußstück 38, 39 und 40, 41 an. Zwischen den Schlusstücken 38 und 4o befindet sich ein Luftspalt 42, der dem Luftspalt 27 in Fig. 2 und 3 entspricht. Ebenso ist zwischen den Schlusstücken 39 und 41 ein gleicher Luftspalt 43 vorhanden. Durch eine Ausnehmung in den Schlusstücken 38 bis 41 ist das Antriebsglied 5 in Form einer Stange od. dgl. geführt, das unter der Wirkung zweier Federn 15, 16 steht, die sich einerseits an den Schlusstücken 38 bis 41 und andererseits an durch Schrauben 4q.; 45 gehaltenen Federtellern 46, 47 abstützen. 7 ist wieder der am Antriebsglied 5 befestigte Anker. Die zu bewegende Masse ist am Antriebsglied 5 befestigt und nicht dargestellt. In. den Schlußstücken 38 bis 4I sind an den inneren, dem Anker 7 gegenüberstehenden Ecken durch Schlitze 48 bis 5I Polschuhe 52 bis 55 geschaffen, die an ihrem rückwärtigen Ende zur Aufnahme einer Wicklung erweitert sein können. Der magnetische Fluß verläuft somit in der dargestellten Lage des Ankers 7 vom permanenten Magneten 37 über den Polschuh 55, den Anker 7, den Polschub 54, den permanenten Magneten 36, das Schlußstück 38, den Luftspalt 42 und das Schlußstück 40. In die Schlitze 48 und 50 einerseits und 49 und 5I andererseits ist je eine Erregerwicklung 56, 57 eingeführt; beide Wicklungen sind in Reihe oder parallel geschaltet, so daß beim Anlegen einer Gleichspannung der Fluß der permanenten Magneten 36, 37 durch die Polschuhe 52 bis 55 infolge Gegenerregung gesperrt oder geschwächt wird.
  • Bei der dargestellten Lage des Ankers 7 müssen also, damit die gespannte Feder I5 den Anker abheben und in Richtung nach oben beschleunigen kann, vorübergehend die Wicklungen 56 und 57 mit solcher Polarität erregt werden, daß der durch sie erzeugte magnetische Kraftfluß von links nach rechts gerichtet, d. h. dem Fluß der permanenten Magneten durch die Polschuhe 54, 55 entgegengerichtet ist. Der magnetische Fluß verläuft dann über das Schlußstück 4I, den Luftspalt 43, das Schlußstück 39, den permanenten Magneten 36, das Schlußstück 38, zum Teil über den Luftspalt 42 und das Schlußstück 40 und zum anderen Teil über den Luftspalt zwischen den Polschuhen 52 und 53. Bei der Annäherung des Ankers 7 an das Polschuhpaar 52, 53 verläuft der gesamte Fluß nunmehr über dieses Polpaar 52, 53 und den Anker 7. Dieser wird dadurch in die Endlage gezogen und darin festgehalten, bis die Wicklungen 56, 57 vorübergehend in entgegengesetzter Richtung erregt werden und das Spiel sich in umgekehrter Richtung wiederholt. Die Unterbrechung der Erregung der Wicklungen 56, 57 kann, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, noch während des Umsteuervorganges erfolgen. Dann muß der Anker durch die permanenten Magneten 36, 37 allein in, die andere Endlage gezogen werden. Es kann deshalb vorteilhaft sein, die Erregung der Wicklungen 56, 57 so lange aufrechtzuerhalten, bis der Anker die Endlage erreicht hat, weil dieser dann auch von dem in den Polschuhen 52, 53 zusätzlich erzeugten Fluß angezogen wird, sobald er dessen Bereich erreicht.
  • Die Schlußstücke 38 bis 4I und ihre Polschuhe können ebenso wie der magnetische Kreis in den Fig. I bis 3 aus Weicheisen bestehen. Vorteilhaft ist es, lamelliertes Eisen, z. B. Blechpakete, zu verwenden, um rasche Feldänderungen in den magnetischen Kreisen zu ermöglichen. Der Zusammenhalt der Schlußstücke kann durch nicht näher dargestellte nichtmagnetische Stützen, Spannglieder u. dgl. erfolgen. Mit dem in Fig. 4 dargestellten Schwingankermagneten lassen sich schon bei verhältnismäßig geringen Abmessungen der einzelnen Teile Massen mit einem Gewicht von mehreren Kilogramm in der Zeit von wenigen Millisekunden weich hin und her bewegen, so daß einige hundert Spiele in der Minute leicht möglich sind.
  • Die Fig. 5 zeigt eine konstruktive Lösung, bei der der permanente Magnet selbst hin und her bewegt wird und gleichzeitig das Antriebsglied für die zu bewegende Masse darstellt. Diese Ausführung ermöglicht einen besonders einfachen mechanischen Zusammenbau. 58 ist ein vorzugsweise lamellierter rahmenförmiger Eisenkörper mit einander zugekehrten Polschuhen 59, 60 und 61, 62, die je mit einer Erregerwicklung 63, 64 und 65, 66 versehen sind. Diese Wicklungen 63 bis 66 sind so in Reihe oder parallel geschaltet, daß bei der dargestellten Lage des aus einem permanenten Magneten bestehenden Schwingankers 67 mit der eingezeichneten Lage des N- und S-Poles zur Umsteuerung an dem Polschuh 6I ein N-Pol und am Polschuh 62 ein S-Pol erzeugt wird. Der Fluß des permanenten Magneten 67 durch diese Polschuhe wird dadurch geschwächt oder unterdrückt, so daß die gespannte Feder I5 die Umsteuerung vornimmt. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Umsteuerimpuls so lange dauern, bis der Anker 67 in die andere Endlage gelangt ist. In diesem Fall muß die Wicklung 63 den Polschuh 59 in analoger Weise als S-Pol und die Wicklung 64 den Polschuh 60 als N-Pol erregen. Zwischen dem permanentmagnetischen Anker 67 und den beiden Schenkeln des Eisenkörpers 58 ist zu beiden Seiten, je ein konstanter Luftspalt 80 bzw. 8I vorhanden; welcher in seiner Wirkung dem Luftspalt 27 in den Fig. 2 und 3 entspricht. 5 ist wieder die Antriebsstange für die hin und her zu bewegende Masse, auf der der Schwinganker 67 als Antriebsglied befestigt ist.
  • Die Steuerung der Wicklungen zur Flußsperre oder Flußschwächung in den Polschuhen kann auf einfache Weise, z. B. durch rotierende Schaltmittel mit Schleif- oder Nockenkontakten, durch von Reglern oder von elektrischen Zeitgliedern u. dgl. betätigte Kontakteinrichtungen, durch Stromtore oder Vakuumröhren erfolgen, wenn eine periodische Bewegung des Ankers 7 gewünscht ist. Selbstverständlich ist auch jede andere von mechanischen oder elektrischen Größen abhängige selbsttätige oder auch willkürliche Umsteuerung möglich.
  • Die Zeit zwischen Beginn des elektrischen Umsteuerimpulses und dem Loslassen des Ankers kann auf Bruchteile einer Millisekunde verkleinert werden. Die Beschleunigung der beweglichen Massen läßt sich ohne Vergrößerung der zugefügten elektrischen Leistung lediglich durch Verstärkung der federnden Mittel und zur entsprechenden Erhöhung der Haltekraft des oder der permanenten Magneten leicht so steigern, daß auch große Massen in wenigen Millisekunden von der einen in die andere Endlage gebracht werden können. Die Beschleunigungen sind dabei von Spannungsschwankungen des Erregergleichstromes praktisch unabhängig, so daß höchste Präzision erzielbar ist.
  • Infolgedessen ist der neue Schwingankermagnet außer für Ventilantrieb auch sehr vorteilhaft zum Antrieb von elektrischen Schnellschaltern, beispielsweise von Synchronschaltern, von Umschaltern zum Umpolen von Motoren bei deren Speisung aus Stromrichtern, von Schaltern zum Schutz von Entladungsröhren bei Kurzschlüssen oder von Kontaktumformern bei Rückzündungen, ferner zum Antrieb von Schaltschützen, die auch bei kurzzeitigem Netzausfall eingeschaltet bleiben sollen und bei denen bisher komplizierte Verklinkungen angewandt werden mußten, sowie für ähnliche Aufgaben.
  • Sollen durch den Schwingankermagneten beispielsweise Ventile von Kolbenmaschinen gesteuert werden, so kann die die Steuerwicklungen impulsartig ein- und ausschaltende Kontakteinrichtung vorteilhaft durch eine von der Kompressor- od. dgl. Welle angetriebene Schaltwalze oder Nockenscheibe betätigt werden. Durch Verdrehung der Schaltwalze oder der Nockenscheibe relativ zu den Kontakten kann dabei die Ventilöffnungs- bzw. -schließzeit beliebig geregelt und damit der Füllungsgrad nach Bedarf eingestellt werden.
  • Zwei Ausführungsbeispiele hierfür sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. In Fig. 6 ist 68 die von der Kolbenmaschine angetriebene Welle mit den Nockenscheiben 69 bis 72. 73 ist die den Schwingankermagneten steuernde Wicklung, welche beispielsweise in Fig. 4 den beiden Wicklungen 56, 57 mit unter sich gleicher Magnetisierungsrichtung oder in Fig. 5 den Wicklungen 63 bis 66 mit unter sich verschiedener Magnetisierungsrichtung entspricht. Die Nocken der beiden Nockenscheiben 69, 70 sind so angeordnet, daß sie ihre Kontakte 74, 75 zu gleicher Zeit schließen, da$ aber der Kontakt 74 infolge der größeren Länge des .ihm zugeordneten Steuernockens erst eine gewisse Zeit nach dem Kontakt 75 wieder geöffnet wird. Die dagegen versetzten Steuernocken auf den Nockenscheiben 72 arbeiten in gleicher Weise, d. h. die Kontakte 76, 77 werden zur gleichen Zeit geschlossen, jedoch bleibt der Kontakt 76 länger geschlossen als der Kontakt 77. Durch die Kontakte 75 und 77 wird die Magnetsteuerwicklung 73 abwechselnd für kurze Zeit mit jeweils wechselndem Vorzeichen an die Gleichstromquelle angeschlossen. Durch die Kontakte 74 und 76 dagegen wird der Wicklung 73 abwechselnd eines der beiden elektrischen Ventile 78 und 79 parallel geschaltet. Diese Ventile haben entgegengesetzte Durchlaßrichtung und können beispielsweise Trockengleichrichter sein.
  • Die Wirkungsweise ist folgende: Die Kontakte 75 und 77 sind die eigentlichen Steuerkontakte, deren Länge der Erregungszeit der Magnetsteuerwicklung 73 entspricht. Infolge der Induktivität dieser Wicklung 73 würde beim Öffnen der Kontakte 75, 77 an sich ein Schaltfunke auftreten. Dieser wird jedoch jeweils durch den noch eine gewisse Zeit andauernden gerichteten Kurzschluß der Wicklung 73 über die Ventile 78 bzw. 79 verhindert, weil der Selbstinduktionsstrom beim Öffnen des Kontaktes 75 seinen Weg über das Ventil 78 und beim Öffnen des Kontaktes 77 über das Ventil 79 nehmen kann.
  • Durch Verdrehen der beiden Nockenschalter 76, 77 gegenüber den Nockenschaltern 74, 75 kann der Umsteuerzeitpunkt und damit die Schlußzeit des von dem Schwingankermagneten gesteuerten Ventils verändert werden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.7, in dem gleiche Bezugszeichen auf die gleichen Teile wie in Fig. 6 verweisen, sind nur die beiden Nockenscheiben.70 und 72 mit den von ihnen betätigten Umsteuerkontakten 75 und 77 vorhanden. Dafür sind zwei Magnetsteuerwicklungen 73a und 73b vorhanden, die abwechselnd durch die Nockenkontakte 75, 77 im entgegengesetzten Sinn an Spannung gelegt werden. Dementsprechend müßte beispielsweise in Fig. 4 jede der Erregerspulen 56, 57 aus zwei Wicklungen bestehen, von denen die eine für die Magnetisierung in der einen und die andere Wicklung für die Magnetisierling in der anderen Richtung bestimmt ist. Bei dieser Schaltung können die beiden Funkenlöschventile 78 und 79 den Wicklungen 73a und 73b unmittelbar parallel geschaltet werden. Die Wirkungsweise ist analog der Einrichtung nach Fig. 6.

Claims (24)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zum ruckartigen Hinundherbewegen von Massen mit Hilfe von Magneten, dadurch gekennzeichnet, daß einem mit der zu bewegenden Masse verbundenen Antriebsglied aus magnetisierbarem Material in jeder Endlage ein steuerbarer Haltemagnet zugeordnet ist und daß das Antriebsglied unter der Wirkung entgegengesetzt gerichteter federnder Mittel steht, welche es bei Schwächung seines Halteflußes in Richtung zum anderen Magneten beschleunigen und bei Annäherung an diesen unter Kraftspeicherung wieder abbremsen.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I; dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsglied in jeder Endlage verschieden polarisierte Polschuhe eines oder mehrerer permanenter Magneten. zugeordnet sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied aus einem permanenten Magneten besteht. q..
  4. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe zur 'Steuerung des sie durchdringenden magnetischen Flußes mit Erregerwicklungen ausgerüstet sind.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, 'gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung, welche die Erregerwicklungen während des Umsteuervorganges im Sinn einer Schwächung des das Antriebsglied gerade haltenden Flußes und einer gleichzeitigen Verstärkung des Flußes in den gegenüberliegenden Polschuhen an Gleichspannung legt.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen und der Erregerstrom derart bemessen sind, daß durch magnetische Sättigung des Eisens eine Sperrung oder Schwächung des Flußes des oder der permanenten Magneten zu den Polschuhen eintritt.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen nur einen Teil des vom Fluß des permanenten Magneten durchdrungenen Eisenweges umfassen.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polen des oder der permanenten Magneten ein oder mehrere mit einem Luftspalt versehene magnetische Nebenschlüsse vorhanden sind.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem permanentmagnetischen Antriebsglied ein während des Umsteuervorganges wirksamer, über konstant bleibende Luftspalte verlaufender magnetischer Nebenschluß zugeordnet ist.
  10. I0. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Luftspalt derart bemessen. ist, daß der magnetische Fluß des permanenten Magneten während des Umsteuervorganges über diesen Luftspalt verläuft.
  11. II. Einrichtung nach Anspruch I0, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt veränderbar ist.
  12. I2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der federnden Mittel verstellbar ist.
  13. I3. Einrichtung nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bewegende Masse mit dem Antriebsglied über eine vorzugsweise den Eisenkörper des Schwingankermagneten durchdringende Verbindungsstange gekuppelt ist, an der sich, die federnden Mittel abstützen.
  14. I4. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbindungsstange und dem Eisenkörper des Schwingankermagneten ein Luftspalt vorhanden ist, der größer als der Luftspalt im magnetischen Nebenschluß für den permanenten Magneten ist.
  15. I5. Einrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange aus nichtmagnetischem Material besteht.
  16. I6. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Antriebsglied des Schwingankermagneten ein Ventil einer Kolbenmaschine gekuppelt ist.
  17. I7. Einrichtung nach Anspruch I6 oder einem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung der Ventile von Kolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen des Schwingankermagneten durch von der Maschinenwelle angetriebene Schaltmittel mit Schleif- oder Nockenkontakten gesteuert werden.
  18. I8. Einrichtung nach Anspruch I7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungs- bzw. -schließzeitpunkte durch Veränderung der Relativlage zwischen den rotierenden Schaltmitteln und den diesen zugeordneten Kontakten verstellbar sind.
  19. I9. Einrichtung nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den die Erregerwicklungen steuernden Kontakten weitere Kontakte mit längerer Schließungszeit betätigt werden, welche zu den Erregerwicklungen ein elektrisches Ventil parallel schalten.
  20. 20. Einrichtung nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Polschuh der Magneten für jede Magnetisierungsrichtung je eine besondere Erregerwicklung trägt, der zur Funkenlöschung an den sie steuernden Kontakten ein elektrisches Ventil parallel geschaltet ist.
  21. 2I. Einrichtung nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Antriebsglied die kontaktbildenden Teile eines elektrischen Schalters gekuppelt sind.
  22. 22. Einrichtung nach Anspruch 2I, gekennzeichnet durch die Verwendung als Schnellichalter, insbesondere als Synchronschalter.
  23. 23. Einrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Verwendung als Umpolschalter, insbesondere zum Umpolen von über Entladungsgefäße gespeisten Motoren.
  24. 24. Einrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Verwendung als Schutzschalter insbesondere von Entladungsröhren bei Kurzschlüssen oder von Kontaktumformern bei Rückzündungen. 2:5. Einrichtung nach Anspruch 2i, gekennzeichnet durch die Verwendung als Schaltschütz, das bei kurzzeitigem Netzausfall eingeschaltet bleibt.
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